主题：充电电池介绍 -- 积吉

中国电池业遇到的新问题是锂铁电池目前没有很成熟的制备方式。益者三友同学回答正确，加十分。这一次讲些有技术含量的内容。

其实锂铁电池的其他两个专利官司魁北克水力公司（Hydro-Quebec）和德州大学都输了。2006年在美国，马萨诸塞州地方法院裁决A123和ALEES (台湾立凯电能)胜诉，他们拥有不同于“LiMPO4” （M可以是任何金属, 包括Fe,CO,Mn,Ti等等）的晶体结构和化学公式的锂铁电池材料，并不侵犯专利；2008年在欧洲，欧洲专利局废除了Dr. Goodenough 等人的“LiMPO4”在欧洲的专利。

有别于德大和Hydro-Quebec的“LiMPO4”专利，A123申请了分子式为Li1-xMFePO4（即LiMFePO4的两种相界面中的一种，另一种是LixMFePO4）的橄榄石化合物；ALEES申请了分子式为LiFePO4MO(MO是金属氧化物)的橄榄石化合物；当然还有日本NNT申请的 AyMPO4（A为碱金属，M为CoFe两者的组合即LiFeCOPO4或中文名磷酸钴铁锂）分子结构的橄榄石化合物。比亚迪的磷酸钴铁锂用的是这种结构。目前德大收回了日本NNT的“AyMPO4”专利，比亚迪可能有些麻烦。但也不必太过虑，因为这个专利时限是25年，从1996年算起已过了一半时间了。足够好（Goodenough）老先生也明确表示想让这些发明为社会服务而不是用专利阻碍电池技术的发展。

磷酸铁锂作为正极的电池虽然有很多优点，但却存在电导率很低的缺点，还有就是较低的锂离子扩散系数（即实际电容量较低的问题）。为了解决这两个问题，各家企业采用了不同的方法。国内外的主要方法是：1）A123的奈米技术以及离子掺杂改性磷酸铁锂技术。2）Phostech（魁北克水力的下属公司）的“Carbon Coating”(在粉体颗粒表面以碳元素涂布)技术，并参杂Mn, Ni , Ti等元素来增加电容量与导电性。3）Aleees的以氧为共价键的，与金属氧化物共晶的磷酸铁锂晶核技术。4）中国天津的斯特兰（原北京中辉振 宇公司）的金属掺杂形成的氧空位复合技术。

说到天津斯特兰，不得不提到总经理段镇忠。此人以前是北京有色金属研究院（和比亚迪的王传福一个原单位，呵呵，有意思吧）超导研究部研究员。2005年创立了北京中辉振 宇公司，2006年与人合伙成立了天津斯特兰.有“超导”研究背景的他，利用量子力学第一性原理计算出磷酸铁锂的结构性质，并引入金属参杂形成氧空位，从而改变材料原子之间的宽度(类似芯片工业做的事情)。应用此技术制备的磷酸亚铁锂的导电率明显提高，实验室电容量达到每克160毫安时（理论值是170）。更重要的是氧空位的技术简化了工业化生产的流程，同时还规避了国外专利风险。目前斯特兰的磷酸铁锂产量是世界第一，成本还最低。

上面所讲的技术是相当成熟的，但在制备方式上却还不成熟。目前可采用的制备方法有很多种，比如固相合成法，乳化干燥法，溶胶凝胶法，溶液共沉法，气相沉积法， 微波法，水热法 等等。它们根据不同工艺来达到不同的结果，但都存在这样那样的问题，例如，乳化干燥法是先将煤油与乳化剂混合，然后与锂盐、铁盐的水溶液混合，利用该法可以控制碳粒子的大小在奈米范围，但不容易量产。

目前国内外已经能实现量产的合成方法均是高温固相法，即将FeC2O4*2H2O、Li2CO3和NH4H2PO4或(NH4)2HPO4按化学计量比混合，在氩气或氮气等惰性气氛保护下，于350℃保持10h左右使混合物初步分解，然后升温到600～800℃，保温12 h以上，就可以得到橄榄石晶型的LiFePO4材料。但在实际制备过程中存在产品成品率低，产品批次间稳定性差的问题。这是因为磷酸铁锂中的铁是二价的，在高温制备过程中这个二价铁容易被氧化，另外晶体的生长也较难控制。如何在热处理的过程中防止二价铁的氧化是合成的关键点。有效的解决这个问题又往往会使制备工艺复杂化，成本增加。

解决了导电性和实际电容量以后，各家电池工艺的高低显得不再是那么重要。唯一决定胜负的恐怕还是市场价格，根据一般的估计，在2010年以前哪一家能够把磷酸铁锂动力电池的价格下降到每瓦时0.35美刀，谁就会是最后的赢家。

磷酸铁锂的生产在世界范围内都是刚刚起步。从产量上看，磷酸铁锂的三大制造企业是美国的A123和valence,中国的斯特兰。其他知名企业有加拿大的Phostech，台湾有立凯电能，长园科技，鸿运电子，大同科技4家。但这变数太大，不定什么时候一家不知名的企业冒出来。

国内除天津斯特兰外进入工业化批量生产并向市场稳定供货的企业有比亚迪，湖南瑞翔，北大先行、苏州恒正等。另外苏州的威能和威泰是valence的分公司，镇江高博和常州高博是A123的分公司。比亚迪在电池生产上有些神秘，它在2005年时购买了三条不同的烧结炉设备准备进行中试，现在已建成一平方公里的厂房生产铁电池，而且它和天津斯特兰关系不错。

最后同意马踏飞燕同学的观点：工艺这玩意就是人海战术。技术就是一张纸，已被我们捅破。中国工程师民工多加上现在钱也多，不成功都奇怪了。美国现在的金融危机肯定会影响磷酸铁锂的生产的发展。所以说未来是我们的。

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